Датчик давления Советский патент 1993 года по МПК G01L9/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перепада давлений сред в условиях вибраций, электромагнитных полей и температурных колебаний,

ИзвеетенДатчик давления, содержащий кольцеобразный разомкнутый магнитопро- вод в виде полой трубчатой пружины с двумя подвижными кбнц ами с возбуждающей и измерительной обмотками.

Однако известный датчик давления имеет ограниченные функциональные возможности, например, он не позволяет проводить измерение разности давлений и имеет низкую точность измерения давления за счет влияния температуры на чувствительный элемент датчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому датчику давления является датчик давления, содержащий кольца разомкнутого магнитопровода, выполненного в виде полой трубчатой пружины с подвижными концами и консольно закрепленный центральный стержень с возбуждающей обмоткой. Перегородка делит внутреннюю полость трубчатой пружины на две равные части, к которым подсоединены штуцеры. Измерительные обмотки разме- щейы на подвижных концах трубчатой пружины и включены встречно,

Недостатком известного датчика давления являются ограниченные области применения, например, он не позволяет мерить одновременно два давления, два перепада давлений или давление плюс перепад давлений.

Целью настоящего изобретения является расширение области применения датчика давления.

Поставленная цель достигается тем, что известный датчик давления снабжен вторым кольцеобразным разомкнутым магни- топроводом в виде трубчатой пружины с двумя подвижными концами, связанным с неподвижным центральным стержнем и расположенным в плоскости, перпендикулярной плоскости первого магнитопровода, причем во внутренней полости второй трубчатой пружины установлена вторая перегородка, разделяющая ее на две равные части, к каждой из которых п Одсоединен введенный дополнительный штуцер для подвода давления, при этом введена вторая измерительная обмотка, выполненная в виде двух обмоток, включенных встречно и размещенных на соответствующих концах второй трубчатой пружины, образующих со стержнем два вторых рабочих зазора.

Предлагаемый датчик давления обеспечивает одновременное измерение двух разностей давлений, двух давлений с одновременной компенсацией вибрационной, температурной и электромагнитной погрешностей или, наконец, одновременное измерение давления с компенсацией вышеназванных погрешностей и перепада давлений.

На фиг.1 показан общий вид датчика сверху; на фиг{2 - сечение А-А на фиг.1; на

фиг.З - вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.4 - вид по стрелке В на фиг, 3.

Датчик давления содержит кольцеобразный разомкнутый магнитопровод в виде двух трубчатых пружин, расположенных во

5 взаимно перпендикулярных плоскостях, с двумя подвижными концами соответственно 1, 2 и 3, 4 и неподвижным центральным стержнем 5, расположенным вертикально по оси пересечения плоскостей кольцеоб0 разных магнитопроводов, являющейся их осью симметрии, и консольно закрепленным внутри них .Свободный конец центрального стержня образует с подвижными концами 1, 2 и 3, 4 соответствующие четыре

5 рабочих зазора 6, 7 и 8, 9. Во внутренней полости каждой трубчатой пружины установлена перегородка 10, 11, соответственно, разделяющая каждая свою пружину на две равные части, к которым подсоединены

0 штуцеры 12, 13 и 14, 15 для подвода давления. Возбуждающая обмотка 16 размещена на центральном стержне 5, а измерительные обмотки выполнены в виде четырех обмоток 17, 18 и 19, 20, размещенных на

5 соответствующих подвижных концах 1, 2 и 3, 4 трубчатых пружин,и включены между собой 17, 18 встречно и 19, 20 встречно.

Датчик работает следующим образом. При подаче напряжения питания перемен0 ного тока UB на обмотку 16 возбуждения по ней течет ток, который создает магнитный поток. Последний, пройдя по центральному стержню 5, разделяется на четыре потока, замыкающиеся через подвижные концы 1, 2

5 и 3, 4 кольцеобразных магнитопроводов. Эти потоки наводят в обмотках 17-, 18 и 19, 20 соответствующие ЭДС. При условии равенства магнитных сопротивлений подвижных концов 1, 2, 3, 4 ЭДС, наводимые в

0 обмотках 17,18,19,20, являются функциями соответствующих воздушных зазоров 6,7,8, 9. Так как число витков измерительных обмоток 17, 18 и 19, 20 равное, то при встречном их включении результирующая ЭДС

5 равна их разности.

В исходном состоянии датчика, когда измеряемые давления не подводятся, воз- душные зазоры 6,7, 8, 9 равны, а суммарная ЭДС на выходе обмоток равна нулю. Если к штуцерам 12, 13 и 14, 15 подвести давления

Pi, 2 и Рз. Р4 соответственно, то под их действием подвижные концы 1, 2 и 3, 4 маг- нитопроводов распрямляются, что приводит к изменению воздушных зазоров 6, 7 и 8, 9, а следовательно.к изменению магнит- ного сопротивления, что в свою очередь приводит к изменению наводимых ЭДС. На выходе обмоток появляется напряжение ивых, величина которого пропорциональна разности измеряемых давлений (Pi и Ра) и (Рз и Р4).

С изменением окружающей температуры воздушные зазоры 6, 7, 8, 9 магнитопро- вода изменяются одинаково, следовательно, наводимые ЭДС в обмотках такжеизменя- ются на равные значения, а выходное на- пряжение Квых остается неизменным. Таким образом, изменение окружающей температуры не сказывается на точности измерений.

В случае воздействия на датчик внешних электромагнитных полей наводимые ЭДС в обмотках так же компенсируют друг друга и выходное напряжение остается неизменным.

При одновременном измерении двух давлений одно из них подается к штуцеру 12 или 13, а другое - к штуцеру 14 или 15. При этом нерабочая половина датчика выполняет роль компенсатора внешних воздействий.

Если к штуцерам 12, 13 или 14, 15 подвести давление Pi и Ра, а к одному из оставшихся свободным штуцеров давление Рз, при этом нерабочая половина пружины выполняет роль компенсатора внешних воздействий, то выходной сигнал датчика давлений будет пропорционален перепаду давлений PI и Р2 и величине давления РЗ.

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления и перепада давлений сред в условиях внешних воздействий. Целью изобретения является расширение области применения датчика давления. Сущность изобретения: датчик давления состоит из двух кольцеобразных магнитопроводов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и образующих полые трубчатые пружины 1, 2 и 3, х к , 4 с подвижными концами, на которых размещают измерительные обмотки 17,18 и 19, 20, включенные между собой попарно встречно. Внутри кольцеобразных магнитопроводов по оси их симметрии закреплен консольно центральный стержень 5 с обмоткой возбуждения, образующий с соответствующими подвижными концами магнитопроводов четыре воздушных зазора. Датчик давления работает следующим образом. Под действием давления подвижные концы магнитопровода распрямляются, что приведет к изменению воздушных зазоров, а следовательно, к изменению магнитного сопротивления, что, в свою очередь, приведет к изменению ЭДС. В результате на выходе обмоток появится напряжение, пропорциональное, например, разностям измеряемых давлений. Датчик давления позволяет проводить одновременное измерение двух разностей давлений, измерение величин давлений с компенсацией внешних воздействий, измерение величины давления и перепада давлений. 4 ил. U8HX.1 (л VI 00 Ю 00 Ю СП

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий первый кольцеобразный разомкнутый магнитопро- вод в виде первой трубчатой пружины с двумя подвижными концами и неподвижным центральным стержнем, расположенным диаметрально в плоскости кольца по оси симметрии и консольно закрепленным внутри кольца, свободный конец которого образует с подвижными концами трубчатой пружины два первых рабочих зазора, при этом во внутренней полости трубчатой пружины установлена первая перегородка, разделяющая ее на две равные части, к каждой из которых подсоединен штуцер для подвода давления, а также содержащий возбуждающую обмотку, размещенную на центральном стержне, и первую измерительную обмотку, выполненную в виде двух обмоток, размещенных на соответствующих

-А

концах трубчатой пружины и включенных встречно, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, он снабжен вторым кольцеобразным разомкнутым магнитопроводом в виде второй трубчатой пружины с двумя подвижными концами, связанным с неподвижным центральным стержнем и расположенным в плоскости, перпендикулярной плоскости первого магнитопровода, причем во внутренней полости второй трубчатой пружины установлена вторая перегородка, разделяющая ее на две равные части, к каждой из которых подсоединен введенный дополнительный штуцер для подвода давления, при этом введена вторая измерительная обмотка, выполненная в виде двух обмоток, вклю- ченных встречно и размещенных на соответствующих концах второй трубчатой пружины, образующих со стержнем два вторых рабочих зазора.

Редактор Т.Иванова

лX iiLiiiiii Ш

й#4Составитель А.Кулакова

Техред М.МоргенталКорректор И.Шмакова